5 KIMIKA 3 Ekaina A1 Ozpin komertzial baten botilaren etiketan adierazten da aziditatea %5koa dela, hau da, ozpin hori pisuehunekobeste horretan azido azetikoa dela. Baieztapen hori zuzena den ala ez egiaztatzeko, azidobase balorazio bat egingo duzu, NaOH,1 M erabiliz. a) Erabiliko dituzun beste substantziak eta aparatuak deskribatu. b) Prozedura azaldu. c) Baldin 5 ml ozpin baloratzeko 33 ml sodio hidroxido erabiltzen badira, zein izango da molaritatea? d) Etiketak dioena, zuzena da? Datuak: Masa atomikoak H = 1 C = 1 = 16. Ozpinaren dentsitatea uraren berdina dela kontsideratuko da. a) ozpina %5 bureta prezipitatuontzia tanta kontagailua balantza Erlenmeyer matrazea Matraze aforatua 1 3 4 b) Disolbatzen dugu ozpina (5 ml) uretan eta erlenmeyer matrazean sartu. Buretan NaOH,1 M den disoluzioa sartu. Lehenago prestatu dugu disoluzio hori. NaOHtan,1 M den disoluzioaren litro bat prestatzeko,1 mol NaOH behar dugu eta gramotan:,1 mol NaOH (4 g NaOH/1 mol NaOH) = 4 g NaOH. Kantitate hori balantza batez pisatuko dugu eta litro bateko matraze aforatu batean sartu eta ur gehitu bolumen osoa litro bat izan arte (markaraino). Erlenmeyerra ozpinarekin bureta azpian kokatuko dugu eta fenolftaleina (adierazlea) tanta pare bat gehituko dugu. Balorazioa hasiko dugu bureta zabalduz. Erlenmeyer matrazean dagoena larrosa bihurtzen denean neutralizazioa bukatu da. Une horretan neurtzen da gastatutako NaOHren disoluzioaren bolumena (33 ml) ondorengo kalkuluak egiteko. 1 3 4 5
c) Erreakzioa: CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H O Gastatutako NaOHren mol kopurua =,1 M,33 L =,33 mol NaOH Azidoa eta basearen arteko erlazio estekiometrikoa 1:1 da; beraz, behar izan dira,33 mol azido azetiko Azidoaren molaritatea :,33 mol azido azetiko /,5 ml =,66 M d) Jakiteko etiketakoa ondo dagoen ala ez pisutan bihurtuko dugu. Disoluzioaren dentsitatea = 1 g/ cm 3 = 1 3 g/l (,66 mol azido/l disoluzio) (6 g azido/1 mol azido) (1 L disoluzio/1 3 g disoluzio) =,396 g azido / g disoluzio Ehunekotan emanda = %3,96 Hortaz, etiketan ipintzen duena ez da zehatza A Herri batzuetan autoen motoretan gasolinaren ordezko moduan etanola erabiltzen da. Gasolina oktano purua dela suposatuz: a) Bi substantzion errekuntzaekuazioak idatzi, doituta. b) Determinatu zein erregaik duen beroahalmen handiena (sorturiko beroa, erre den kilogramo bakoitzeko) Datuak; Masa atomikoak: H = 1 C = 1 = 16 Formazioentalpiak Etanola Oktanoa Karbono dioxidoa Ura H f (kj/mol) 78 7 394 86 a) Etanola, CH 3 CH OH (l) + 3 O (g) CO (g) + 3 H O (l) Gasolina, C 8 H 18 (l) + 5/ O (g) 8 CO (g) + 9 H O (l) b) Goiko bi erreakzioren entalpia aldakuntzak lortu behar ditugu. Horretarako ondoko espresioa aplikatuko dugu: H o = Σ H o f produktuak Σ H o f erreaktiboak Etanola, H o = H o f CO + 3 H o f H O H o f C H 6 O (*O rena nulua da) Datuak ordezkatuz, H o = (394 kj/mol) + 3 (86 kj/mol) (78 kj/mol) = 1.368 kj/mol
Gasolina, H o = 8 H o f CO + 9 H o f H O H o f C 8 H 18 (*O rena nulua da) Datuak ordezkatuz, H o = 8 (394 kj/mol) + 9 (86 kj/mol) (7 kj/mol ) = 5.456 kj/mol Kilogramoko bihurtuz, Etanola, (1.368 kj/mol etanol) (1 mol etanol/ 46 g etanol) (1 3 g/ 1 kg) = 9.739 kj/kg Gasolina, (5.456 kj/mol gasolina) (1 mol gasolina/ 114 g gasolina) (1 3 g/ 1 kg) = 47.859,65 kj/kg Onena gasolina da; beroahalmenik handiena duelako kilogramoko. B1 1 litroko ontzi batean nahaste bat sartzen da, 4 mol nitrogenoz eta 1 mol hidrogenoz osatua. Tenperatura 1 Ketaraino igotzen da, ondoko oreka lortzen delarik: N (g) + 3 H (g) NH 3 (g) Une horretan,,9 mol amoniako daudela behatzen da. a) kalkutatu Kcren balioa tenperatura horretan. b) determinatu orekako sistemaren presio totalaren balioa a) Erreakzioa: N (g) + 3 H (g) NH 3 (g) Hasierako molak 4 1 Orekarako molak x 3x +x Orekako molak 4x 13x x Orekako kontzentrazioak (4x)/1 (13x)/1 x/1 Orekan,9 mol amoniako eratu direla dio problemak; beraz, x =,9 x =,46 mol Orekako kontzentrazioak: [N ] = (4x)/1 = (4,46)/1 =,354 M [H ] =(1x)/1 = (13,46)/1 = 1,6 M [NH 3 ] =x/1 =,9/1 =,9 M eta orekakonstamtean datuak ordezkatuko ditut. Orekakonstantea Kc = [ NH 3 ] [ N ] [ H ] 3 (,9) (,354) = =,( mol / L) 3 (1,6)
b) Sistema osoarentzat gas perfektuen ekuazioa erabiliko dut, PV = nrt Mol kopuru totala = N ren molak + H ren molak + NH 3 ren molak = (4,46) + (13,46) +,9 = 15,8 mol eta ekuazioan, P 1 L = 15,8 mol,8 atm L/mol K 1 K Eta presioa askatuz, P = 13,66 atm B Barra metaliko bat zilarreztatu nahi da, zilar nitratoaren urdisoluzio baten elektrolisiaz. a) Azaldu zein elektrodotan kokatu behar den barra metalikoa zilarrez gainestalita gera dadin. b) Zilar geruzak mmko lodiera izan dezala nahi dugu. Baldin barra metalikoaren azalera cm bada, eta erabiltzen den korrontea 5 Akoa bada, kalkulatu zenbat denbora iraungo duen prozesuak. Datuak: zilarraren dentsitatea = 1,5 g/cm 3 Masa atomikoa Ag = 18 1 F = 96.5 C/mol a) Katodoan kokatu behar da ondoko prozesua gerta dadin: anodoa katodoa Ag+ Ag + (aq) + 1 e Ag (s) erredukzioa, hain zuzen ere. b) lodiera = mm S = cm I = 5 A Bolumena kalkulatzeko, V = Azalera lodiera = V = cm, cm = 4 cm 3 Zilarraren masa dentsitatearekin, Dentsitatea = Masa / Bolumena 1, 5 g / cm 3 = Masa / cm 3 eta hemendik, Masa = 4 g Ag Faradayren legea erabiliz,
Masa = Mm I t / n 965 Non, Mm=masa molarra; I=korrontearen intentsitatea; t=denbora eta n= trukatutako elektroi kopurua diren eta datuak ordezkatuz, 4 g Ag = 18 g/mol 5 A t / 1 965 C/mol denbora askatuko dugu, t = 7.55,56 s h G1 a) Sufre (Z=16), kaltzio (Z=) eta selenio (Z = 34) elementuen atomoen konfigurazio elektronikoak idatzi. Tamaina handienetik txikienera ordenatu. b) S, Ca + eta Se ioien konfigurazio elektronikoak idatzi. Tamaina handienetik txikienera ordenatu. a) S : 1s s p 6 3s 3p 4 Ca : 1s s p 6 3s 3p 6 4s Se: 1s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 1 4p 4 Sufrea 3. periodoan dago eta 16. taldean Kaltzioa 4. periodoan eta. taldean Selenioa 4. periodoan eta 16. taldean Tamaina atomikoa. Talde batean handituz doa Zrekin eta periodo batean txikituz doa Zrekin. Horrela ikusita: Ca > Se > S b) S : 1s s p 6 3s 3p 6 Ca + : 1s s p 6 3s 3p 6 Se : 1s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 1 4p 6 S eta Ca + ioiek konfigurazio elektroniko berdina dute baina Ca + ioiak protoi gehiago ditu eta erakarpen handiagoa elektroiekin; beraz, tamainak: Ca + < S. Beste aldetik, Se ioian 4. mailan daude azken elektroiak eta handiagoa izango da. Labur bilduta: Se > S > Ca +
G Ondoko erredox erreakzioaren gainean ioielektroi izeneko metodoa erabiliz: I + HNO 3 NO + HIO 3 + H O a) ldatzi eta azaldu oxidaziozko eta erredukziozko erdierreakzioak. b) Erreakzio totala doituta idatzi. Erreakzioa: I + HNO 3 NO + HIO 3 + H O Oxzenbak: +1 +5 + + +5 +1 Ioi moduan I + H + + NO 3 NO + H + + IO 3 + H O HNO 3 da ozidatzailea eta iodoa erreduktorea. Erreakzioerdiak idatziko ditut eta doitu materiarekiko eta kargarekiko. Oxidazioa: 6 H O + I 1e IO 3 + 1 H + Erredukzioa: 4 H + + NO 3 +3e NO + H O Oxidazioa bider 3 eta erredukzioa bider 1 eta bi erreakzioerdiak batu ondoren, 18 H O + 3 I + 4 H + + 1 NO 3 6 IO 3 + 36 H + + 1 NO + H O Eragiketak egin ondoren, 3 I + 4 H + + 1 NO 3 6 IO 3 + 1 NO + H O Erreakzio molekularra doituta, 3 I + 1 HNO 3 1 NO + 6 HIO 3 + H O
G3 Erreaktiboak eta produktuak izendatuz, erreakzioak idatzi, non lau karbonoatomoko konposatu bat lortzen den, eta gainera zera izan beharko duena: a) zetona b) esterra c) deribatu halogenatua d) alkenoa a) Alkohol sekundario baten oxidazio leuna zetona lortzeko CH 3 CHOHCH CH 3 + ½ O CH 3 COCH CH 3 + H O butanola oxigenoa butanona ura b) Esterifikazio bat: alkohola + azidoa esterra + ura H 3 C CH C O OH + H 3 C OH H 3 C CH C O + H O O CH 3 azido propanoikoa metanola metilo propanoatoa ura c) Alkanoa + halogenoa deribatu halogenatua CH 3 CH CH CH 3 + Cl CH ClCH CH CH 3 + HCl Butanoa kloroa 1klorobutanoa hidrogeno kloruroa d) Alkano baten deshidrogenazioa, alkeno bat lortzeko CH 3 CH CH CH 3 CH =CHCH CH 3 + H Butanoa 1butenoa hidrogenoa
G4 Ondoko substantziak emanik: fluoroa, sodio fluoruroa, hidrogeno fluoruroa a) Azaldu zein eratako loturamota egon daitekeen substantzia bakoitzean. b) Ordenatu, arrazonatuz, fusiopuntu altuenetik baxuenera. Datuak: Zenbaki atomikoak (Z): H = 1 F = 9 Na = 11 a) fluoroa F Lotura kobalente molekularra. Azken mailan zazpina elektroi dute. Elektroibikote bat konpartitzen da eta molekula apolarra da bi atomoek berdin erakartzen dutelako loturako elektroibikotea. F F c) Sodio fluoruroa NaF. Lotura ionikoa. Atomoen konfigurazio elektronikoak ondokoak dira: Na : 1s s p 6 3s 1 F : 1s s p 5 Gas geldoen konfigurazioa lortzeko, egonkorrena, azken maila betetzeko sodioak ematen dio elektroi bat fluoroari eta bi atomoak gelditzen dira gas noblearen konfigurazio elektronikoarekin. Kasu honetan elektroitransferentzia dago. Sodio atomoa Na + ioi bihurtzen da eta fluoroa fluoruro ioi F. Ioiak erakarpen elektrostatikoz lotzen dira, sare tridimentsionalak sortuz. Substantzia polarra da, sare ioniko bati dagokionez.. Na F
c) Hidrogeno fluoruroa, HF. Lotura kobalente molekularra. Elektroi bikote bat konpartitzen da lortzeko gas noblearen egitura, egonkorrena. Molekula hau polarra da bi atomoen elektronegatibitateak ezberdinak direlako. Fluoroak indar handiagoz erkartzen ditu loturako bi elektroiak eta sortu egiten da momentu dipolar bat fluororantz desplazatuta alde negatiboa. H F HF molekulen artean egon daitezke hidrogenozubiak eta horren ondorioz F baino sendoagoa izango da. Fusiopuntuak: altuena NaF ionikoa delako; ertaina HF kobalente molekularra da hidrogenozubiekin eta txikiena F kobalente molekularra. G5 Autoek iheshodian daramaten erreaktore katalitikoan gertatzen diren ondoko erreakzioekin lortzen diren abantailak eta/edo desabantailak azaldu, ingurumenaren ikuspuntu batetik: a) NO (g) N (g) + O (g) b) CO (g) + O (g) CO (g) a) NO (g) N (g) + O (g) Erreakzio horretan NO desagertu egiten da. NO substantzia kutsatzailea da. Euri azidoaren eragilea da. Beste aldetik, N eta O gasen kontzentrazioak handituko dira. Azkenengo bi hauek airearen osagai nagusiak dira eta ez dute eraginik sortuko ingurugiroan oreka normala apurtzeko, beraien kantitateak handiegiak ez baldin badira. b) CO (g) + O (g) CO (g) Oraingoan CO sortzen da eta karbono dioxidoa negutegiefektuaren sortzailea da. Beste aldetik CO desagertzen da, gas toxikoa, eta horixe da abantailarik nagusiena.